变形红细胞帮助蝙蝠冬眠
变形红细胞帮助蝙蝠冬眠
蝙蝠在冬眠时会改变它们的红细胞，使其变得更厚、更坚硬。如果我们能找出其中的奥秘，也许有一天人类也能复制这一过程，用于医疗或远距离太空旅行。近日，来自德国格赖夫斯瓦尔德大学的科研人员有了重要发现，相关成果发表于《美国国家科学院院刊》。
普通夜蝠在冬眠期间改变其红细胞。 图源：Paul Hobson ?
动物在寒冷天气或食物稀缺时会冬眠以保存能量，它们会减慢心率并将体温降至5°C（41°F），从而进入一种被称为“冬眠”的状态。只有当它们的血液继续高效流动并为身体提供氧气时，它们才能存活下来，但直到现在，科学家们还没有完全弄明白这是如何发生的。
此前已经知道红细胞会改变形状以适应不同的压力和血管大小，因此德国格赖夫斯瓦尔德大学的Gerald Kerth和他的同事们想知道冬眠蝙蝠的细胞是否会变形，以保持血液在寒冷环境中流动。
为此，研究小组分析了数十万个来自冬眠的普通夜蝠和不冬眠的埃及果蝠以及人类的红细胞。
研究人员发现，对所有这三种样本来说，当温度从37°C降到23°C（99°F到73°F）时，红细胞的弹性和粘度都会降低。但是，当他们将细胞进一步冷却到10°C时，蝙蝠的细胞继续发生这种蜕变，而人类的细胞则没有。
事实上，蝙蝠的细胞，甚至是那些不冬眠的蝙蝠细胞（它们可能保持着进化能力），即使在极低的温度下也会继续变得厚实、僵硬和功能化。这种变化可能是细胞在通过肌肉和肺部的毛细血管时减慢了速度，使它们在全身高效地交换氧气等气体。
“这就好比你在超市里慢慢地买东西，而不是匆匆忙忙，你就能真正把篮子装满。”Kerth说。目前还不清楚这种结构变化究竟是如何发生的，但研究小组推测，蝙蝠红细胞膜的机械特性起到了关键作用。
“研究结果表明，有朝一日药物可以诱导人类红细胞膜模仿蝙蝠红细胞膜对寒冷的反应方式。”Kerth说。外科医生已经在某些手术中使用身体降温来减缓新陈代谢，这有助于防止心脏病手术、器官移植或重大脑部手术患者的器官受损。同样就读于格赖夫斯瓦尔德大学的团队成员Carsten Scholz说，如果能延长冷却时间或将温度降得更低，就能增加这些益处。
在更遥远的未来，冬眠还可以实现高效的远距离太空旅行，只需最少的食物和其他资源。
科罗拉多大学安舒茨医学分校的Angelo D’Alessandro说，这项工作表明，学习其他哺乳动物如何适应极端环境对人类有益。“大自然中充满了尚未揭开的秘密，它们可以教我们如何克服现在和未来的医学和技术挑战。”
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.24051691
